（岩土工程专业论文）城市固体废弃物填埋体边坡稳定分析及工程控制措施.pdf

浙江大学学位论文独创性声明 m l ii il i tl i tii ii i iiil y 1713 2 5 8 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝婆太堂或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：胁 签字日期：秒，。年 6 月莎日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解浙塑太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权浙塑太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 签字日期：阳哞 导师签名： 力良过 6 月勿日签字日期：2 9 ，勺年乡月7 6 日 致谢 致谢 三年的研究生生活短暂而充实，转眼毕业在即，我很幸运自己能够在浙江大学岩土工 程研究所完成我的学业。在这样一个学术氛围浓厚的环境里，能够与睿智的师长进行交流， 我收获了许多宝贵的知识，更领悟了许多为人处事的道理 在导师詹良通教授的悉心指导和深切关怀下，本文得以顺利完成回想起读研的三年 时光，感慨不已导师的谆谆教诲，是我前进的灯塔，让我在学术的海洋里自由徜徉不怕迷 航导师正直的为人，渊博的学识、严谨踏实的治学态度、勇于创新的科研精神对我鼓舞至 深，必将使我终身受益。生活中的导师是一位慈祥的父辈，给予了我无尽的关心和帮助感 谢导师一直以来的教诲和指导，这将是我今后工作和学习中的宝贵财富至此论文完成之际， 谨向导师致以深深的敬意和诚挚的感谢! 感谢陈云敏教授在三年求学期间给予的指导和帮助，陈老师高瞻远瞩的学术视野，高 屋建瓴的学术点评为我更广阔，更深刻地认识学科和专业带来了极大的便利。感谢唐晓武教 授对我学习和生活上的关心，唐老师活跃的思维、平易近人的工作作风让我受益匪浅。感谢 d e l w y ng f r e d l u f l d 教授在华期问给予的指导和帮助，f r e d l u n d 教授严谨的工作作风、踏实的 工作态度、宽厚的仁慈之心让我深深感动 感谢陈仁朋教授、凌道盛教授、柯瀚副教授、林伟岸老师在这三年里给予学业上的帮 助和生活上的关照，感谢课题组的王铁儒老师丁皓江教授、来斌副教授，边学成副教授， 孔令刚副教授、周燕国老师、李育超老师、万晓丽老师等的指导和帮助正是在大家的关心 和帮助下，我才能不断进步，在此表示深深的谢意 感谢兰吉武、贾官伟、冯源、罗耀武、中文明师兄的指导和帮助，感谢室友林刚，黄 东、黄福明的对我的鼓励与支持，感谢刘钊、王艳、李君、刘骏龙、郭杰锋、王耀商、朱季、 何萌、姜民、胡学科、汪胜忠、张雪婵、荆子菁、焦丹、陈成振、陈永伟、龚瑜、管林波、 马少俊、张革强、张勋，吴勇华、贺静漪、张乾青、李昕睿等同学的帮助，你们的友谊令我 终生难忘感谢师弟李鹤，刘伟，邓林恒的帮助 感谢父母这么多年来对我的无私奉献，这是一份需要时刻铭记的恩情，一辈子无法割 舍! 感谢其他亲人，朋友们的帮助，尽管在这里无法一一列出，但是我相信，正是因为有了 你们的关心、帮助和支持，我才能获得今天的点滴成果 我将铭记各位老师的教导和亲人的嘱托，带着所有人的殷切期望和美好祝愿踏上新的 征程 管仁秋 2 0 1 0 年6 月于浙大求是园 i l 摘要 城市固体废弃物填埋体边坡稳定分析及工程控制措施 摘要 随着我国城市化水平的提高，城市固体废弃物( m u n i c i p a ls o l i dw a s t e ，简 称m s w ) 的产量急剧增加。为了扩大填埋场的容量，填埋体的高度越填越高， 在原有填埋场基础上的扩建工程也屡见不鲜，由于对m s w 的强度特性认识不足， 世界各国相继发生了填埋场的失稳，给当地带来了人员和财产损失，也带来了巨 大的环境灾难。为了对已建填埋场进行正确的评估及对现代卫生填埋场进行合理 的设计，本文通过现场监测与室内试验研究了m s w 的强度特性，对m s w 填埋体 的稳定分析方法、关键参数取值及评价标准做了系统的分析，并专门的讨论了填 埋场内污泥坑对稳定的影响，提出了填埋体失稳边坡的综合治理措施及后续填高 堆体长期水位控制措施。 在苏州市七子山垃圾填埋场和深圳市下坪固体废弃物填埋场进行了现场测 试，并做了室内试验。根据现场测试及室内试验结果，发现m s w 密实度及强度 随深度增加而增大，凝聚力随填埋深度逐渐减小，摩擦力随填埋深度逐渐增加。 由于垃圾堆体中往往存在多个中间覆土层，因此存在多层渗滤液水位。 总结了m s w 填埋体边坡的失稳模式及常用的稳定分析方法。利用稳定分析 可知，垃圾均质化计算结果与垃圾分层计算结果相比稍微偏于保守一些，随渗滤 液水位的增高，两者的差值逐渐减小。当存在多层渗滤液水位时，稳定性分析中 可取最下层主水位线作为替代水位线。m s w 填埋体稳定性分析中将复合衬垫系 统模拟为1 0 m 厚软弱土层的方法是合适可行的。 m s w 填埋体的稳定安全系数随m s w 重度减小而减小，随边坡坡比增大而减 小。渗滤液水位对填埋体的稳定安全系数的影响非常显著，在渗滤液水位超过 0 5 h h 时，渗滤液水位每增高1 0 ，稳定安全系数降低约2 5 ，且降低的速率越 来越显著。对于填埋体内部破坏模式，渗滤液水位控制标准建议取为0 7 h h 。场 底复合衬垫系统薄弱界面易发生位移软化效应，其界面强度在斜坡段取残余强 度参数，在场底水平或接近段取峰值强度参数。 填埋体垃圾填埋作业禁止在污泥坑上及附近进行，污泥坑周边需要保留5 0 m 的安全区域。污泥坑的存在严重削弱了填埋体边坡的稳定性，必须采取工程措施 进行加固处理，检验满足稳定性评估要求后方可进行后续填埋作业。 摘要 失稳填埋体可以通过综合治理措施进行处理，包括：布设顺坡向导排盲沟、 抽排竖井、反压层及封场覆盖层等。渗滤液水位控制是后续填埋体稳定控制中最 有效的措施，包括：水平导排盲沟、深层竖井抽水及导排管疏通维护技术等。 关键词：城市固体废弃物，填埋场，边坡稳定，均质化，分层水位，复合 衬垫，位移软化界面强度，污泥坑，控制措施 摘要 s t a b i l i t ya n a l y s i sa n dc o n t r o lm e a s u r e so fm u n i c i p a ls o l i d w a s t es l o p e a b s t r a c t w i t ht h ei m p r o v e m e n ti nt h eu r b a n i z a t i o nl e v e l ，t h eg e n e r a t i o no fm u n i c i p a l s o l i dw a s t e ( m s w ) i n c r e a s e sr a p i d l yi nc h i n a i no r d e rt oe n l a r g et h ec a p a c i t yo f l a n d f i l l s ，t h ef i l l i n gh e i g h ti n c r e a s e sm o r ea n dm o r e ，a n de x t e n s i o np r o j e c t so ft h e e x i s t i n gl a n d f i l l sa r ec o m m o nn o w d u et ol a c ko fk n o w l e d g eo ft h es t r e n g t ho fm s w ， l a n d f i l lf a i l u r et o o kp l a c ew o r l d w i d e ，l e a d i n gt o c a s u a l t ya n dp r o p e r t yl o s s e sa n d e n o r m o u se n v i r o n m e n t a ld i s a s t e r f o re v a l u a t i n g e x i s t i n gl a n d f i ll s c o r r e c t l ya n d d e s i g n i n gm o d e ms a n i t a r yl a n d f i l l sr a t i o n a l l y ，f i e l dm o n i t o ra n dl a b o r a t o r yt e s t sw e r e p e r f o r m e dt oi n v e s t i g a t et h es t r e n g t ho fm s w ，t h es t a b i l i t ya n a l y s i sm e t h o d ，v a l u eo f k e yp a r a m e t e r s a n de v a l u a t i o ns t a n d a r do fm s wl a n d f i l l w e r e a n a l y z e d s y s t e m a t i c a l l y ，a n dt h ee f f e c to fs l u d g ep i ti nl a n d f i l lo nl a n d f i l ls t a b i l i t yw a ss p e c i a l l y d i s c u s s e d f i e l dm o n i t o ra n d l a b o r a t o r yt e s t sw e r ec a 盯i e do u ti ns u z h o uq i z i s h a nl a n d f i l l a n ds h e n z h e nx i a p i n gs o l i dw a s t el a n d f i l l t h er e s u l t ss h o wt h a tw i t hi n c r e a s i n gt h e f i l l i n gd e p t h ，c o m p a c t n e s s ，s t r e n g t ha n df r i c t i o na n g l eo fm s wi n c r e a s e ，w h i l e c o h e s i o nd e c r e a s e s t h e r ea r eo f t e n m u t i l l a y e r e d l e a c h a t el e v e l sf o r m a n y i n t e r m e d i a t eo v e r b u r d e nl a y e r si nw a s t eb o d y s l i d i n gp a r e m sa n dm e t h o d so fs t a b i l i t ya n a l y s i sw e r es u m m a r i z e d b y c o m p a r i s o n o fc a l c u l a t i o nr e s u l t so b t a i n e d b yw a s t e - h o m o g e n i z a t i o n a n d w a s t e l a y e r i n g ，t h ef o r m e rs h o w ss o m es l i g h t l yc o n s e r v a t i v e ， a n db o t hc o m et o c l o s e r m a i nl e a c h a t el e v e lc a nb ec o n s i d e r e da sr e p l a c i n gl e a c h a t el e v e lw h e n t h e r e r em u t i l - l a y e rl e a c h a t el e v e l si nl a n d f i l l t h e c o m p o s i t e l i n e r s y s t e m i s s i m u l a t e da s1 0 ms o f ts o i l l a y e ri na n a l y s i so fm s wl a n d f i l ls t a b i l i t y ，w h i c hi s r e a s o n a b l ea n df e a s i b l e t h es t a b i l i t ys a f e t yf a c t o ro fm s wl a n d f i l lg r a d u a l l yd e c r e a s e sw i t hd e c r e a s i n g m s w g r a v i t y ，i n c r e a s i n gs l o p eg r a d i e n t l e a c h a t el e v e lh a sag r e a te f f e c to nm s w s t a b i l i t y w h e ni e a c h a t e 】e v e lo v e r0 5 h h ，t h el e a c h a t el e v e li n c r e a s e d1o e a c h s t a b i l i t ys a f e t yf a c t o rw i l lb ed e c r e a s e da b o u t2 5 ，a n dt h er e d u c i n gr a t eb e c o m e l a r g e r f o rl a n d f i l li n t e r n a lf a i l u r e ，t h ep r o p o s e dl e a c h a t ew a t e rl e v e li so 7 h h t h e i n t e r f a c es t r e n g t hc a na d o p tp e a ks t r e n g t ha to rc l o s et oh o r i z o n t a lb o r o ma n dr e s i d u a l i i i 摘要 s t r e n g t ha ts l o p ew h e nd i s p l a c e m e n t s o f t e n i n ge f f e c tt a k e sp l a c ea tt h ew e a ki n t e r f a c e o ft h ec o m p o s i t el i n e ra tt h eb o t t o m i ti sp r o h i b i t e df i l l i n gw a s t eo na n dn e a rt h es l u d g ep i t s ，a n ds h o u l dp r e s e r v e s a f e t yr e g i o nm o r et h a n5 0 m t h es l u d g ep i ts e v e r e l yw e a k e n st h es t a b i l i t yo fl a n d f i l l s l o p e ，s ot h a tr e i n f o r c e m e n tm e a s u r e m e n t sm u s tb et a k e nt om e e tt h ef i l l i n gd e m a n d ， t h e nf o l l o w u pf i l l i n gc a nb ea r r a n g e d u n s t a b l el a n d f i l lb o d yc a nb eh a n d l e dt h r o u g ha ni n t e g r a t e dc o n t r o lm e a s u r e s ， i n c l u d i n g ：l a y o u td o w n s l o p ed r a i n s ，s h a f td r a i n a g ep u m p ，t h eb a c k p r e s s u r el a y e ra n d c o v e r l a y e r l e a c h a t el e v e lc o n t r o lm e a s u r e sa r et h em o s te f f e c t i v el o n g t e r ms t a b i l i t y c o n t r o lm e a s u r e s ，i n c l u d i n g ：t h eh o r i z o n t a ld r a i n s ，d e e ps h a f td r a i n a g ep u m pa n d d r a i n a g ep i p ec l e a n i n g u pt e c h n o l o g ye t a l k e y w o r d s ：m u n i c i p a ls o l i dw a s t e ，l a n d f i l l ，s l o p es t a b i l i t y ，h o m o g e n i z a t i o n ， l a y e r e dw a t e rl e v e l ，c o m p o s i t el i n e r , d i s p l a c e m e n t - s o f t e n i n gi n t e r f a c es t r e n g t h ，s l u d g e p i t ，c o n t r o lm e a s u r e s 图片目录 图片目录 图1 1 我国城市生活垃圾的产出量与城市人口的关系1 图1 2 城市生活垃圾卫生填埋场组成示意图4 图1 3 抗剪强度参数随填埋龄期的变化规律( z h a n 等，2 0 0 8 ) 5 图2 1 苏州市七子山垃圾填埋场g o o g l e 地图1 1 图2 2 七子山一期垃圾堆体工程地质剖面图1 4 图2 3 一期垃圾堆体水文地质剖面图1 5 图2 4 填埋垃圾容重及其随深度变化1 6 图2 5 深圳市下坪固体废弃物填埋场周边g o o g l e 地图1 7 图2 6 深圳市下坪固体废弃物填埋场平面位置图1 8 图2 7 深圳市下坪固体废弃物填埋场工程地质剖面图2 2 图2 8 堆体边坡处监测点的水位深度一时问曲线2 3 图2 9 堆体边坡后缘张裂缝( 2 0 0 8 3 1 0 ) 2 4 图2 1 0 垃圾坝前堆体边坡平面图2 5 图2 1 1 堆体边坡后缘陡坎( 2 0 0 8 6 8 ) 2 6 图2 1 2 堆体边坡前沿鼓起( 2 0 0 8 6 8 ) 。2 6 图2 1 3 监测点和抽排竖井平面布置图2 7 图2 1 4 监测点的渗滤液水位深度与监测时间关系曲线2 8 图2 15 堆体边坡后缘监测点w 4 的水平位移速率2 9 图2 1 6 堆体边坡中部监测点w 7 的水平位移速率3 0 图2 1 7 道路边缘监测点w 1 5 的水平位移速率3 0 图2 1 8 测斜管c x 3 顺坡向水平位移及随时间变化。3 1 图2 1 9 测斜管c x l 顺坡向水平位移及随时间变化3 2 图2 2 0 测斜管c x 5 顺坡向水平位移及随时间变化3 2 图3 1 沿堆体内部失稳破坏模式3 5 图3 - 2 菲律宾p a y a t a s 填埋场滑塌后照片( 2 0 0 0 ) 3 6 图3 3 美国哥伦比亚d o n aj u a n a 填埋场滑移后照片( 1 9 9 8 ) 3 6 图3 - 4 沿复合衬垫系统滑移破坏模式3 7 图3 5 美国k e t t l e m a nh i l l s 填埋场失稳后照片( 1 9 8 8 ) 3 7 图3 6 中国深圳市下坪固体废弃物填埋场失稳后照片( 2 0 0 8 ) 3 8 图3 7 垃圾分层计算模型3 9 图3 8 垃圾均质化计算模型4 0 图3 9 垃圾分层与均质化模型计算结果对比图4 l 图3 1 0 渗滤液分层计算模型4 2 图3 1 1 渗滤液替代水位计算模型( h ) 4 3 图3 1 21 1 剖面滑动体形态4 4 图3 1 3 2 2 剖面计算图4 6 图3 1 43 3 剖面计算图4 7 图4 1m s w 重度对边坡稳定性影响分析模型图5 l 图4 2 不同重度对f s 的影响曲线5 2 图4 3 不同抗剪强度对f s 的影响曲线5 4 图4 4 边坡坡比对f s 的影响曲线5 5 图4 5 土工膜土工织物界面的抗剪强度包线5 7 图4 61 - l 剖面最危险滑动面位置5 8 图4 72 2 剖面最危险滑动面5 8 图4 83 。3 剖面最危险滑动面5 9 图4 93 个计算剖面在4 个时间点的稳定安全系数6 0 图5 13 号污泥坑上垃圾填埋作业6 3 图5 23 号污泥坑内污泥外涌6 4 图5 33 号污泥坑内污泥填满污水调节池6 4 图5 4 堆体坡面张裂缝6 5 图5 5 污泥坑局部稳定分析图( 无安全距离) 6 6 v 图片目录 图5 6 污泥坑局部稳定分析图( 设置安全距离) 6 7 图5 7 剖面计算分析图6 9 图5 8c - c 剖面计算分析图6 9 图5 9 安全系数与污泥坑上覆垃圾厚度的关系曲线7 0 图5 1 03 号污泥坑远期稳定性计算结果7 l 图5 1 13 号污泥坑稳定性计算( i i 剖面) 7 3 图5 1 2 2 号污泥坑稳定性计算( e e 剖面) 7 4 图5 1 3 2 号污泥坑所需达到的十字板剪切强度7 5 图5 1 4 3 号污泥坑所需达到的十字板剪切强度7 6 图6 1 堆体边坡上导排盲沟及抽排竖井平面布置图8 1 图6 2 边坡顺坡向导排盲沟结构图8 1 图6 3 边坡顺坡向导排盲沟施工图8 2 图6 4 边坡顺坡向导排盲沟端头井8 2 图6 5 排竖井的结构图8 3 图6 6 抽排竖井及排水管线8 3 图6 7 反压层三维效果图8 4 图6 8 边坡封场后照片8 4 图6 9 浆砌石挡墙结构图8 5 图6 1 0 浆砌石挡墙施工后照片8 5 图6 1 l 边坡上集气管线照片8 6 图6 1 2i - i 剖面现状堆体稳定分析结果8 7 图6 1 3l i i j 剖面现状堆稳定分析结果8 8 图6 1 4i l i i i i 剖面现状堆体稳定分析结果8 9 图6 1 5i v i v 剖面现状堆体稳定分析结果9 0 图6 1 6 水平导排盲沟的平面布置图9 2 图6 1 7 主场区水平导排盲沟结构图9 2 图6 1 8 端头井结构图9 3 图6 1 9 水平导排盲沟施工过程9 3 图6 2 0 深层抽排竖井的结构图9 4 图6 2 1 深层抽排竖井施工过程9 5 图6 2 2 深层抽排竖井施工后照片9 5 图6 2 3 反冲洗示意图。9 6 图6 2 4 剖面三期稳定性计算图9 7 图6 2 5m m 剖面三期稳定性计算图9 7 v i 表格目录 表格目录 表1 1 部分欧美国家m s w 处理方法所占的比例( ) 3 表2 1 各层垃圾的抗剪强度参数平均值1 7 表3 1 垃圾分层与均质化模型计算结果4 0 表3 2 渗滤液分层与替代水位模型稳定安全系数4 3 表3 3 衬垫系统替代厚度对安全系数影响计算结果4 7 表4 1m s w 重度对边坡稳定性影响安全系数5 2 表4 2 边坡模型稳定性计算中采用的土性参数5 3 表4 3m s w 抗剪强度对边坡稳定性的影响安全系数5 3 表4 4 边坡坡比对边坡稳定性影响安全系数5 5 表4 5 各计算剖面及不同时间点对应的边坡稳定安全系数5 8 表5 13 号污泥坑下游垃圾堆体的稳定安全系数7 0 表6 1 稳定分析中材料的强度参数7 9 表6 2 现状堆体稳定性安全系数8 6 v i l n 表格目录 致 摘 目录 谢i 要0 0 0 0 i：灾 a b s t r a c t i i i 第一章绪论1 1 1 研究背景1 1 2 国内外研究现状5 1 2 i 城市生活垃圾抗剪强度特性5 1 2 2 复合衬垫系统界面强度特性及参数取值6 1 2 3 堆体边坡稳定分析方法6 1 3 本文的主要工作7 第二章城市固体废弃物填埋体现场土工测试及安全监测9 2 1 引言9 2 2 苏州七子山垃圾填埋场堆体土工测试1 0 2 2 1 工程概况1 0 2 2 2 测试工作内容及方法1 1 2 2 3 测试结果及分析13 2 3 深圳市下坪固体废弃物填埋体土工测试1 7 2 3 1 工程概况1 7 2 3 2 测试工作内容及方法1 9 2 3 3 测试结果及分析2 1 2 4 深圳市下坪固体废弃物填埋场堆体边坡失稳过程现场监测2 3 2 ：4 1 现场监测概况2 3 2 4 2 渗滤液水位监测2 8 2 4 3 坡面水平位移监测2 9 2 4 4 深层侧向位移监测3 l 2 5 本章小结3 3 第三章城市固体废弃物填埋场边坡稳定分析方法及评价标准3 4 3 1 引言3 4 3 2 城市固体废弃物填埋场失稳模式及常用稳定分析方法3 5 3 2 1 沿堆体内部失稳分析方法3 5 3 2 2 沿复合衬垫系统薄弱界面滑动分析方法3 6 3 3 城市固体废弃物填埋场边坡稳定分析中的问题及处理方法3 8 3 3 1 垃圾分层与均质化处理3 8 3 3 2 多层渗滤液水位与处理4 1 3 3 3 复合衬垫系统薄弱界面处理4 3 3 4 城市固体废弃物填埋场边坡稳定评价标准4 8 3 5 本章小结4 8 目录 第四章城市固体废弃物填埋场边坡稳定分析及关键参数取值5 0 4 1 前言5 0 4 2 沿堆体内部失稳问题分析及关键参数取值51 4 2 1m s w 重度对边坡稳定性的影响5 1 4 2 2m s w 抗剪强度对边坡稳定性的影响5 3 4 2 3 边坡坡比对边坡稳定性的影响5 4 4 2 4 渗滤液水位对边坡稳定性的影响5 6 4 - 3 沿复合衬垫系统失稳过程反分析及界面软化强度取值5 6 4 3 1 深圳市下坪固体废弃物填埋场边坡失稳过程反分析5 6 4 3 2 复合衬垫系统界面软化强度取值6 0 4 4 本章小结6 1 第五章污泥坑对城市固体废弃物填埋场边坡稳定影响分析6 2 5 1 引言6 2 5 2 污泥坑周边垃圾堆体稳定分析6 5 5 3 污泥坑上进行堆填作业的稳定分析6 8 5 4 污泥坑对远期垃圾堆体的稳定影响分析7 1 5 5 污泥坑及堆体稳定控制措施7 7 5 6 本章小结7 7 第六章城市固体废弃物填埋场边坡稳定控制措施及工程应用7 9 6 1 引言7 9 6 2 失稳堆体边坡综合治理措施7 9 6 3 后续填高堆体边坡稳定控制措施_ 9 1 第七章结论与展望9 8 7 1 主要结论9 8 7 2 对进一步研究工作的展望9 9 参考文献1 0 1 作者简历10 5 x 浙江大学硕士学位论文城市固体废弃物填埋场边坡稳定分析及工程控制措施 1 1 研究背景 第一章绪论 城市固体废弃物( m u n i c i p a ls o l i dw a s t e ，简称m s w ) ，是指在城市日常生 活中或为城市日常生活提供服务的活动中产出的固体废物。改革开放以来，我国 经济持续高速发展，城市化进程加快，人民生活水平大大提高，同时城市生活垃 圾产出量也急剧增加，据资料统计，1 9 8 0 年我国城市生活垃圾产出量0 3 亿吨， 至 2 0 0 2 年城市垃圾清运量达到1 4 亿吨，其中1 9 8 5 年到1 9 9 5 年，年增长率达8 一 1 0 。我国城市生活垃圾的产出量- 9 城市人口的关系见图1 1 ( 据w a n ge ta 1 ， 2 0 0 1 ) ，可以预见，随着城市化的发展，我国城市生活垃圾的产出量还会进一步 增加。如何高效、安全的处理城市生活垃圾已成为城市发展中急需解决的主要问 题之一 k 笔 敛 捌 5 01 0 01 5 0 2 0 0 城市人口万人 图1 1 我国城市生活垃圾的产出量与城市人口的关系 我国的城市生活垃圾处理起步较晚，目前尚处于发展阶段，无害化水平很 低，处理率不足5 。大部分城市生活垃圾未经处理，便被运往郊区填埋或堆放， 既占用了土地，又污染了地表水和地下水。据估计，我国城镇周围已积累了城市 生活垃圾十几亿吨，并且以每年一亿多吨的速度增长，目前我国有l 3 的城市面 临着被垃圾包围的现象。数量如此众多的城市生活垃圾不仅占用了人类生产、生 活的宝贵空间，而且污染着人们赖以生存的土壤、水、大气等环境，渗滤液会污 染地下水或附近的民用水源，排出的有害气体污染了大气环境，更令人担忧的是， 柏 加 淅江大学硕士学位论文城市固体废弃物填埋场边坡稳定分析及工程控制措施 垃圾堆是一个孳生蚊蝇、招引昆虫和传播有害疾病的巨大污染源，直接威胁着城 市居民的健康安全。为此，我国从八十年代开始，在经济增长较快的大中城市试 行城市固体废弃物处理项目，以探索符合我国国情和地区条件的城市固体废弃物 处理方法，如：填埋法、堆肥法、焚烧法、热处理法以及回收利用、再资源化等 处理方法 填埋法是率先在我国各大中城市中得到应用和推广的城市固体废弃物处理 方法，l i n g 等( 1 9 9 8 ) 认为，填埋法是处理城市固体废弃物( m s w ) 最经济和可行 的方法。填埋法就是环卫部门将所收集的城市固体废弃物运输到卫生填埋所在 地，并将m s w 以每层2 5 3 m 的厚度在日填埋区域内加以摊铺，然后进行机械压 密，最终在城市固体废弃物的上部再铺以1 5 3 0 c m l 均粘土层并再次压实，形成一 个完整的日填埋垃圾土层单元，一个完整的卫生填埋场就是由几个到几十个这种 日填埋层组成。从八十年代后期开始，上海、广州、深圳和杭州等地相继建立了 城市固体废弃物填埋场。这些填埋场与最初的堆置场相比有了很大的改进，在设 计中针对垃圾渗滤液和填埋气体的污染采取了相应的控制措施，如压实粘土衬 垫，渗滤液导排，填埋气体疏导等；在施工管理方面，实行分区填埋，分层压实， 定期覆土等。在这些实践的基础上，并借鉴国外发达国家的经验，更多的城市， 如昆明、桂林、泉州、湖州和保定等，正在精心设计或建造具有更高标准的城市 固体废弃物填埋场，力求在底部防渗和渗滤液控制等方面取得更好的效果。由于 卫生填埋法处理量大、适应性强、一次性处理、没有残余物、管理方便且运行费 用合理，加之我国大多数城市未实行垃圾分类投放制度，城市固体废弃物成分混 杂，因此它已成为我国城市固体废弃物处理的主要手段，而且，它作为城市固体 废弃物处理的最终方法必将长期存在。但是它也有缺点，即对选址的要求往往较 高，一般很难找到各方面条件都满足的场址。同时也存在着诸多环境问题，填埋 过程中产生的诸如填埋气体和渗滤液等二次污染物，如不妥善处理，会对周围的 水、大气和土壤造成严重污染，并对附近地区的公众健康构成威胁。如何采取有 效措施防治城市固体废弃物填埋的二次污染，减少填埋场对周边环境的影响，促 进人口、资源、环境和社会的和谐发展，是我们当前面临的一个重要课题。 卫生填埋具有抗冲击力负荷强、处理量大、单位投资小等优点，尤其适合 发展中国家，并且也是其它处理方式剩余物的最终处理途径，因此在我国城市广 泛采用，而且从基础研究、设计、施工到运营管理都积累了一定的经验，目前我 2 浙江大学硕士学位论文城市固体废弃物填埋场边坡稳定分析及工程控制措施 国已建成4 0 0 多个填埋场，每年消纳垃圾达1 2 亿吨以上，占被处理垃圾总量的9 0 以上。填埋法也是现今国外发达国家处理城市固体废弃物的主要手段，如表1 1 所示。填埋法根据场地选址的不同可分为山谷填埋、平原填埋、海岸及滨海滩涂 填埋等。山谷型填埋场在我国南方地区较为常见，大多建在工程地质和水文地质 条件较好的三面环山盆地或山谷中，如杭州的天子岭垃圾填埋场和苏州的七子山 垃圾填埋场；在平原地区，通常利用城郊的天然坑地或进行挖坑填埋，如北京阿 苏卫垃圾卫生填埋场；一些沿海城市，则利用海边滩涂堆填垃圾，如上海的老港 填埋场；也有一些城市利用采矿遗留的场地作为填埋场址，如湖州市填埋场。 表1 1 部分欧美国家m s w 处理方法所占的比例( ) 处理方法英国 法国 荷兰瑞士意大利 美国击 奥地利舟 填埋法 8 57 06 】3 48 69 56 5 焚烧法 1 52 02 35 31 352 4 堆肥法 1o16131l l 垃圾处理率 8 88 78 07 0 木摘自国外城市废弃物处理 在长期填埋过程中，城市生活垃圾填埋场内产生生物化学反应，将产生填 埋废气和渗滤液等二次污染物，对周边环境产生威胁，因此，填埋场设计的目的 是尽可能减小渗滤液、废气和固体有害物质向周围环境的迁移扩散。为了达到此 目的，无论何种型式的填埋场最终都需要由衬垫系统、渗滤液收集和排放系统、 气体控制系统以及封顶系统等几个部分组成，如图1 2 所示，各组成部分对渗滤 液和有毒有害废气采取防、堵、排、治等控制措施。“防”是要防止降雨、地表 径流和地下水侵入填埋场，以免增大渗滤液的产量和污染物的浓度，增加渗滤液 处理系统的负荷；“堵”是封堵场内的渗滤液，以免其向填埋场外扩散，污染地 下水源；“排”是及时排出场内的渗滤液和疏导有害气体，降低渗滤液渗漏污染 的潜在危险，并避免废气在场